電力拖動系統運行過程研究

黃穎

摘要：電力拖動系統是指由電動機作為機械的推動力量，拖動各類設備進行轉動，并保證機械設備能夠正常運轉，從而能夠完成生產任務的系統。隨著國內外生產科技的發展，在現代電力拖動系統中的電動機設備愈加精細，動力技術也越加高效。為適應現代電力設備的發展應用，本文針對電力拖動系統的優劣勢，進行了電力拖動系統運行過程的研究。

關鍵詞：電力拖動；系統運行；過程研究

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

現代化科技的進步意味著生產的高效，是以人們對電能源及相關的電力設備的需求與研究也越來越大，這也從某種程度上推動了國內電力技術的快速發展。而電力拖動系統作為企業生產的重要動力引擎，其充分地將電力輸送系統及機械運轉系統結合為一體，將電力輸送能源轉化為機械設備的運動源力，使自身實現運轉，從而帶動企業的生產加工或者交通運輸等需求。

一、電力拖動系統的概述

（一）電力拖動系統在生產企業中的重要意義

電力拖動系統在現代化的生產生活中是必不可少的。現代社會生活生產節奏加快，電力能源在社會生活生產中占據主要作用。而在實行電力自動化的今天，由電力能源延伸出的主要功能系統——電力拖動系統也為人們的生產生活帶來了重大的改變。現代社會追求復雜、精致、批量、快速的生產生活方式，但人工作業生產已不能滿足現代所需，是以電力拖動系統的出現為人們解決了這一難題，其因由電力能源作為推動力，適合生產大型、精細、復雜的產品，并且能大批量進行生產加工，滿足人們日常生活生產所需。

（二）電力拖動系統的分類

電力拖動系統的分類是按照系統中電動機供電種類來區分：分為交流拖動系統與直流拖動系統。

1、交流拖動系統。交流拖動系統多運用于企業生產加工的過程中，其源動力是三相交流電。交流拖動系統中的電機類型有交流雙速電動機、交流調壓調速系統同及變頻變壓調速系統三種。在現代生產中應用最為廣泛的則是變頻變壓調速系統。

2、直流拖動系統。直流拖動系統可分為可控硅勵磁系統和可控硅直接供電系統。直流拖動系統一般用于交通運輸過程中的電力拖動。其具有調速機械特性較好、可調速范圍大等優點。但直流拖動系統中的電動機的換向器在運行過程中磨損嚴重，日常維護量較大，所需消耗的電力能量較高等缺陷，是以使用范圍較小，多運用于小型機械設備生產運行當中。

（三）電力拖動系統的優勢

電力拖動系統作為現代化生產生活所需重要環節，應用較為廣泛的是變極調速技術，其原因是因為在拖動系統中的電動機的調速范圍更大，調速精準度更高，并且在運行中可以實現快速逆道運行，在生產中能夠滿足現代機械高速運行的需求，有效提高機械運行的效率，比直流拖動系統更具優勢。本文就變頻變壓調速系統為例進行闡述。

二、電力拖動系統運行特性

（一）電力拖動系統的運行方程

電力拖動系統的運行方程式是由牛頓定律演化而來，其公式書寫為： 其中375=120g/π（g=9.81，重力加速度常數），T為電磁轉矩， 則是穩態負載轉矩。是以由方程可以看出，在電動機運轉過程中電磁轉矩T除了要抑制 外，還需要平衡系統加速、逆向旋轉過程中所產生的動態慣性阻礙（△T- ，△T=0為恒速，△T≠0為變速），所以其運轉狀態是由電動機的負載與電磁轉矩共同決定的，這就導致了電動機的運行方向不能確定。

（二）負載的機械特性

電力機械在轉動中的負載轉矩大小主要是受到負載機械自身特性決定的，在進行電力拖動系統研究之前需要對其負載上的多種特性做研究設計，作出相應的負載變化曲線圖，以研究負載的變化及運行。作負載變化曲線圖時根據電力方程計算作圖。負載特的機械特性類型如下：1）恒轉矩（即機械的反抗性和位能性）；2）變轉矩（泵類和恒功率），方程如下：T=Knα，其中α=0則為恒轉矩；α>0則是泵類；α<0則為恒功率。

（三）電力拖動系統運行的穩定性

在電力拖動系統運行過程中，因為電動機械的運轉慣性，是以其需要具有一定的穩定特性幫助止動或使得機械恢復到原來的狀態，以降低運行過程中的電力損耗。本節只針對靜態穩定進行探討。需要具備靜態穩定的必要條件是，需要電動機和負載機械特性有交點，即電力拖動系統需要滿足電動機本身的機械特性和負載特性具有相似性；并且在進行干擾后（干擾作用力消失后），機械能夠回到原來的交點，使其達到穩定的運行慣性狀態。這種狀態的判斷標準是： b< 或是：△T/△n<△ /△n。電力拖動系統是否穩定與電動機的運轉和負載的機械特性有直接關系，電動機攜帶不同的負載，在穩定性方面各有不同。

三、實例檢測電力拖動系統的運行過程

了解了電力拖動系統的特性后，為更直觀地讓相關工作者了解到電力拖動系統的運行狀態，本文就簡單的無軌電車的拖動運行為例展開分析。

無軌電車的的使用是結合了電力技術與機械技術的典型運輸設備，其運行在城市路段，因國內地勢高低起伏與環境亞熱帶氣候的變化，行駛過程中經常會遇到上坡或下坡路段，以及因多變氣候所產生的路面濕滑、摩擦力增加等引起的滑坡或者爬坡費力等狀況，首先闡述電車在下坡時的運行方式。在電車運行當中作用在電車本身上的力量有三種，分別為T電動機拖動力， 為電車機械設備自身負載力及電車設備對地面的垂直引力G和在下坡時的慣性力。要使電車在下坡時向前推動，那么其電機動力要大于車體負載及空氣阻力和重力摩擦等力道，在下坡時的滑動力量的輔助下快速向前運行。到了平地后，其力道則全是油電車電動機帶動向前發展。爬坡時則與下坡力道剛好相反。爬坡時需要防止電車向下滑動，電動機的轉動力不僅要為電車向前運行提供動力，還需要抵消電車因自身機械設備重力原因及地勢坡度讓車體向下滑動，導致電車倒退。

一般來說，在電車的運行過程中，當電車的電力拖動系統穩步運行位于A點時，電機的轉動泵的轉矩方向是正方向，電車能夠維持穩步向前行使，在速度上不會出現過快或過慢的突發情況，從坐標A點也可以看出，電磁轉矩T和電機扭力的數值均大于0，所以可以確定電力拖動系統中電機的轉矩為正方向。但是當電車機械設備受到外部干擾后（電車下坡），電力拖動系統的機械負載轉矩處于 之間，坐標值明顯屬于負數狀況，由此圖可以看出電車的運行方向由水平向前移動轉為斜下方向運行，同時其負載的機械特性亦會立即發生改變。

同時，當坐標點位于B點時（即電車行駛到B點），電車的運行狀態也是平穩向前行駛的，所以可以得出B點坐標是電車機械特性和負載特性的共通點。由電力拖動系統的基本運算公式中可以得出，當電車行駛到第一象限時，A-n是屬于電車電動機運行的情況，且電動機運行轉矩趨于穩定。但當電車是處于下坡狀態時，穩步運行的轉矩可以自動轉變為正向轉矩狀態，此時電動機會對電車的機械車體產生明顯的拖動效果，促使斜坡向下的車體運行速度得以減緩，保持電車的穩定水平行使，同時也降低了因慣性導致的電動機運行速度驟然增加的問題，避免電動機出現過度磨損。是以可以將電力拖動系統作為電力機械設備的一種保護系統，通過干預電動機的轉矩來抵消機械運行過程中突然出現的異常情況，使機械設備得以穩步運行。

結束語：

由此可以看出，電力拖動系統是將電力能源與機械設備結合一體的組合技術，其不僅帶動著機械設備的運行，同時也保護機械設備，避免其過度磨損。

參考文獻：

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